催化重整工艺与工程

1、1催化重整工艺与工程催化重整工艺与工程中国石化中国石化 21. 目前我国催化重整现状2. 催化重整工艺概况3. 催化重整工艺类型及技术特点4. 催化重整装置的工艺流程5. 催化重整的专用设备6. 重整装置能耗分析7. 降低重整能耗的措施8. 流程改进及提高效益的某些措施9. 安全设施设置的考虑10. 装置的扩能改造11. 投资及成本分析目录目录 3 “催化重整”是以石脑油（直馏和各类加氢石脑油）为原料，在催化剂的存在下，生产富含芳烃的高辛烷值汽油组分，并副产含氢气体等产品的工艺 41.1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 5 19651965年我国在大庆建成投产了第一套年我国在大庆建成

2、投产了第一套1010万吨万吨/ /年的工业化催年的工业化催化重整装置化重整装置 经过经过4040年的发展，到年的发展，到20052005年年3 3月共建成投产催化重整装置月共建成投产催化重整装置6565套套 总加工能力总加工能力21902190万吨万吨/ /年，约占原油总加工能力的年，约占原油总加工能力的10%10%左右左右 连续重整装置连续重整装置1818套，加工能力为套，加工能力为11901190万吨万吨/ /年年 半再生重整装置半再生重整装置4747套，加工能力为套，加工能力为10001000万吨万吨/ /年年 1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 6建设建设投产投产年代年代建设

3、装置套数，套建设装置套数，套处理量，万吨处理量，万吨/ /年年原设计原设计/ /改造增改造增加加万吨万吨/ /年年半再半再生生连续重连续重整整合计合计半再生半再生连续重连续重整整合计合计60604 4- -4 45555- -5555 40/15 40/1570709 9- -9 9160160- -160160 117/45 117/4580807 71 18 81101106060170170139/35139/359090191911113030450450730730118011801050/1311050/131200020008 86 61414225225400400625625

4、至至20052005年年3 3月月合计合计4747181865651000100011901190219021901.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 790年代以前的25年，建成投产了21套催化重整装置，其中只有一套连续重整装置90年代以后的15年间共建成投产了44套催化重整装置，占全部投产装置总套数的68%；而其加工能力占全部投产装置总能力的82.4%90年代以后的15年就建成投产了17套连续重整，占全部投产连续重整装置总套数的94.4%,占能力的95%1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 8已建成装置的规模分布情况已建成装置的规模分布情况规模，万吨规模，万吨/ /年年数量

5、，套数量，套占总套数的比例，占总套数的比例，% %1515272741415 520204040242437374545100100121218185 51001002 23 31.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 9装置按目的产品分类装置按目的产品分类 目的产品为芳烃的为目的产品为芳烃的为2323套，加工能力为套，加工能力为770770万吨万吨/ /年，占总能力年，占总能力的的35.1%35.1%； 目的产品为高辛烷值汽油组分的为目的产品为高辛烷值汽油组分的为3030套，加工能力为套，加工能力为820820万吨万吨/ /年，占总能力的年，占总能力的37.5%37.5%； 在生产芳烃的

6、同时兼顾生产汽油的为在生产芳烃的同时兼顾生产汽油的为1212套，加工能力为套，加工能力为600600万吨万吨/ /年，占总能力的年，占总能力的27.4%27.4%。1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 10 连续重整装置占总套数的连续重整装置占总套数的27.7%27.7%，加工能力却，加工能力却占到了占到了54.3%54.3%。18套连续重整装置中的5套平均反应压力为0.8MPa左右,其余的平均反应压力为0.35MPa左右，单套装置的平均能力为66万吨/年；连续重整装置所采用的工艺技术包括了UOP和IFP两家专利公司的各代专利技术，已具有国际水平。1.目前我国催化重整现状目前我国催化重

7、整现状 11 半再生重整装置的平均反应压力大多在半再生重整装置的平均反应压力大多在1.5MPa1.5MPa左右左右单套装置的平均能力为21.3万吨/年，平均能力偏低 大多是80年代以后建设的，技术水平比较高1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 12中石化集团总公司所属企业目前共建成投产催化重整装置29套，总加工能力为1236万吨/年 装置类型装置类型数量数量加工能力加工能力套套占全国的比例，占全国的比例，% %万吨万吨/ /年年占全国的比例，占全国的比例，% %半再生半再生181838.338.340740740.740.7连续重整连续重整111161.161.182982969.76

8、9.7合计合计292944.644.61236123656.456.41.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 13 中石化集团总公司催化重整装置的数量不到全国总数的一半，但能力却超过全国总能力的一半 连续重整装置单套装置的平均能力为75万吨/年,比全国单套平均能力高14% 半再生重整单套装置的平均能力为22.6万吨/年,比全国单套平均能力稍高 在已建成投产的催化重整装置数量、能力、管理和操作水平还是在催化剂生产、掌握的工艺技术水平等诸方面高于全国平均水平。 1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 14 半再生和连续重整催化剂都已经实现了国产化，并达到国际水平 半再生重整的工程设计全

9、部国产化 连续重整仅购买专利使用权，全部工艺和工程设计实现国产化，并且开发出了以“逆流移动床”为代表的具有自主知识产权的连续重整专利技术。1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 15与发达国家相比还有差距与发达国家相比还有差距 我国催化重整近年来发展较快、技术水平不低，但能力等差别较大 先进国家催化重整的加工能力已经占原油一次加工能力的的20以上。 除总加工能力远远低于欧州和北美外等发展中国家外，单套装置尤其是半再生重整装置的平均能力偏低 由于原料来源等原因，现有的装置普遍开工不足。因此，装置的操作成本高，大部分装置的能耗都在4000MJ/t重整进料以上1.目前我国催化重整现状目前我国催

10、化重整现状 16 目前我国生产的车用汽油在质量方面与世界燃料规范及国内车用无铅汽油新标准相比的主要差距烯烃含量高硫含量高芳烃及苯含量相对较低其中烯烃含量差距最大 造成上述这种情况的主要原因是我国车用汽油的构成不合理 1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 17我国车用汽油调和组分中我国车用汽油调和组分中 催化裂化汽油所占比例太大 催化重整汽油和其它高质量汽油组分所占比例太小 低辛烷值（直馏）汽油组分还占一定比例。1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 18 催化重整装置生产的汽油的特点 辛烷值高 烯烃含量很低 芳烃含量较高 基本不含硫、氮、氧等杂质 催化重整汽油的这些特点正好能弥补

11、目前我国车用汽油的质量缺点，是理想的可增加的调和组分。要实现车用汽油质量的升级换代，就要调整汽油构成，减少催化裂化汽油所占比例，增加其它汽油调和组分尤其是催化重整汽油的比例。 1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 19 催化重整装置与其它生产高质量汽油的工艺相比 其原料来源广范，加工量大 可根据需要在一定范围内调整所生产的汽油辛烷值的高低 是解决目前我国车用汽油质量的最有效和最重要的手段。是实现汽油质量升级的主要工艺1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 20 重整产氢是炼厂宝贵的氢源，目前，国内柴油产品的质量指标也正在逐步提高，对硫含量等限制更加严格，所以要建设大量的加氢装置，

12、因而就需要大量的氢气 采用制氢等装置生产的氢气成本很高，生产每吨纯氢近万元 催化重整可付产大量廉价的含氢气体，重整装置的纯氢产率为2.54.0,氢纯度可达90%（分子），是加氢装置非常好的氢源 一套规模为60万吨/年的催化重整装置,采用半再生重整纯氢产量至少每年1.5万吨，采用连续重整纯氢产量每年约2.4万吨。可为一套120200万吨/年的柴油加氢精制装置提供氢气，节省大量的制氢原料，降低加氢装置的操作成本 1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 21 催化重整装置生产的汽油芳烃含量较高，一般为5580（重） 可生产高纯度的苯，甲苯，混合二甲苯及重芳烃等芳烃产品 目前市场上芳烃产品十分紧

13、俏，价格较高 我国已建成投产的催化重整装置有一半是用来生产芳烃的1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 22 我国的催化重整应该我国的催化重整应该/必然要大力发展：必然要大力发展：环保要求-北京等大城市汽车达欧排放标准芳烃生产要求-国内PX缺口极大1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 23据统计和预测: 到2010年我国还将建成投产约10套左右的重整装置，其加工能力约为1000万吨/年 装置规模趋于大型化，基本上都为连续重整装置 一半的生产能力用于高辛烷值汽油组分，另一半用来生产芳烃。1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 24 我国重整装置的平均处理能力偏低，处理量在40

14、万吨/年以下的装置就有44套，占总数量的78% 这些装置因形不成经济规模，所以运行成本高，经济效益差 对这些装置通过适当的技术改造可以使其处理能力提高，其提高的幅度可达50100%，而改造投资仅为相同规模装置建设投资的50%70%，并且可使其技术水平提高 对现有的规模较小的装置进行技术改造以提高其处理能力，是提高我国重整处理能力另一个最主要和最佳的途径。 1.目前我国催化重整现状目前我国催化重整现状 252.2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 26原料：低辛烷值的石脑油（汽油) 产品：富含芳烃的高辛烷值汽油组分氢气少量的液化气等生产目的：高辛烷值汽油组分或芳烃2.催化重整工艺概况催化重整工艺

15、概况 27 催化重整装置生产的汽油的特点催化重整装置生产的汽油的特点： 辛烷值高，一般为95106（RONC） 烯烃含量低，一般为0.11.0 芳烃含量较高，一般为5580左右 基本不含硫、氮、氧等杂质 重整汽油具有辛烷值高，安定性好等特点，是十分理想的车用汽油调和组分。2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 28催化重整可付产大量廉价的氢气u催化重整可付产大量廉价的含氢气体，是加氢装置非常好的氢源u重整装置的纯氢产率为2.54.0，纯度可达90%以上2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 29催化重整可为化工等装置提供优质原料：催化重整可为化工等装置提供优质原料：重整装置生产的汽油含芳烃一般为5

16、580（重）可生产高纯度的苯，甲苯，混合二甲苯及重芳烃等芳烃产品。而这些芳烃产品是有机合成，油漆，染料，医药，军工等工业的基本原料我国的催化重整装置很多是用以生产芳烃的。重整汽油经芳烃抽提后的抽余油是很好的溶剂油和裂解原料。2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 30重整的原料来源重整的原料来源 常减压的初馏塔顶和常压塔顶直馏石脑油馏分 加氢裂化和加氢改质石脑油。其芳烃潜含量高，是一种优良的重整原料，可不经预处理而直接进重整反应 乙稀裂解汽油的抽余油，环烷含量高，是比较好的重整原料 催化汽油部分馏分也可做重整原料 焦化石脑油。性质较差，在进重整反应部分之前要经加氢处理，并且因其稀烃和稠环含量多使

17、催化剂生焦率高2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 31重整反应对进料有三个方面的要求： 馏程范围 族组成 杂质含量 经原料预处理过的重整反应进料必须满足上述三个要求2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 32 生产高辛烷值汽油时，一般采用84180OC馏分(C6C12) 一般重整生成油的干点会比原料生高3040OC 2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 33生产生产芳烃芳烃时合适的馏分组成时合适的馏分组成目的产品合适的馏分苯甲苯二甲苯苯，甲苯+二甲苯6085OC85110OC110145OC60145OC2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 34杂质含量要求：杂质含量要求： 重整原料中的少量杂

18、质如砷、铅、铁、铜、汞、硫、氮、氧等会使催化剂丧失活性，这种现象称之为催化剂的“中毒” ， 而这些杂质则称之为“毒物”。 使催化剂永久性中毒的“毒物” ，称之为“永久性毒物” ，金属毒物如砷、铅、铜、铁、镍、汞、钠等为永久性毒物，经过再生其活性不能恢复 使催化剂暂时性中毒的“毒物” ，称之为“暂时性毒物” ，非金属毒物如硫、氮、氧等为非永久性毒物。经过再生后其活性能恢复2.催化重整工艺概况催化重整工艺概况 35杂 质半再生重整连续重整砷铅其他金属1ppb(重量)*10ppb(重量)*20ppb(重量)1ppb(重量)*10ppb(重量)*20ppb(重量)总硫总氮氟化物氯化物水+溶解 O2+化

19、合 O2 05ppm(重量) 05ppm(重量) 05ppm(重量)* 0.25, 0.5ppm(重量) 05ppm(重量) 05ppm(重量)* 05ppm(重量)W2，因而P2P1，静压力下大上小。 对于中心集气管，由于气量自上而下不断增加，速度也不断增加，即 W1W2 , 因而P2P1-P1 ，即分气管与集气管的压力差下部大于上部。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 84 为了克服以上不均匀流动的现象，可以考虑以下几个措施： 扩大分气管和集气管的流动截面积，降低流速，使上下压差沿管长变化减小，从而使气流分布均匀些。 将分气管和集气管设计成变截面的锥形管，以维持管内流速变化不大，

20、减小管内静压力的变化。 分气管和集气管上下采用不同的开孔率，用小孔阻力的变化补偿管内压力变化。 增加小孔阻力，使其大大超过分气管和集气管内的压力变化。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 85改进的径向反应器设备结构改进的径向反应器设备结构改进型径向反应器物料流动方向由上进下出改为上进上出改进型径向反应器物料流动方向由上进下出改为上进上出5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 86底部多流7.1% 上进下出13.35KPa14.06KPa0.70KPa速度头0.001.0514.06KPa14.75KPa0.001.05速度头KPaKPa顶部多流1.3%KPaKPa1.05KPa

21、速度头上进上出0.70KPa速度头5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 875.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备径向反应器轴向截面的压力等值线图与速度云图径向反应器轴向截面的压力等值线图与速度云图 等值线越密说明压力梯度越大。可以看出，压力梯度最大的位置在催化剂床层，而且在催化剂床层中压力等值线非常规律，不存在局部低压区，因此，催化剂床层中，气体不会形成旋涡。而在中心管中、中心管开孔附近形成了多处局部低压区，由于局部低压的形成，在中心管中部及开孔附近将形成多处小旋涡。在约翰逊网与中心管之间的空隙区域中，颜色非常一致，说明压力分布很均匀。催化剂床层中的气体速度较小，大小分布均匀。

22、出中心管过孔时，气体速度明显增大。 885.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备径向径向反应器轴向截面的速度等值线图与云图 速度梯度最大的位置在扇形筒、中心管过孔及中心管中。催化剂床层中等值线十分稀疏，说明在催化剂床层中速度比较均匀。气体过孔后形成明显的受制射流形状。而在孔的附近区域存在明显的低速区，也就说明气流在此处已形成旋涡。气体进入催化剂床层中后，以近似径向的方向流动，到达约翰逊网壁时，改变方向，从开孔处进入中心管。 895.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备反应器轴向截面的速度矢量图反应器轴向截面的速度矢量图 气体经由扇形筒分配进入催化剂床层中，在催化剂床层中速度大小基本一致

23、，然后经由中心管开孔进入中心管中。气体在中心管及管的开孔附近的多个局部低压区形成旋涡。仍有部分气体通过催化剂顶部床层串入反应器上部无催化剂的空腔内，但是速度极小、量也极少。从速度流线图可以清晰地看出气体在催化剂床层中以平推流的形式流动。 905.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备反应器速度流线图反应器速度流线图 915.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备反应器横截面的流线视图反应器横截面的流线视图 图中浅灰色部分为扇形筒，黑色为工艺物流流动的迹线。迹线的疏密表示流动的趋势。从图中可以看出，扇形筒间不存在在大的周向流动。由于反应器结构的对称性，气体从扇形筒侧面出来后，经过碰撞后，流动

24、方向转为沿反应器径向流动。周向流动几乎不存在。 925.2 5.2 进料换热器进料换热器5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 93 我国早期重整装置中进料换热器都是采用U型管和浮头式，好几台串联操作，效率低，占地面积大，而且压力降高，不能满足低压重整的需要。从石油七厂多金属重整设计开始，用一台大型单管程立式换热器作为重整进料与反应生成物换热设备。 近年来催化重整设备方面另一个引人注目的进展就是采用焊板式换热器代替原来的纯逆流单管程立式换热器作重整进料换热器。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 94单单 管管程程 立立式式 换换热热器器焊焊 接接板板 式式换换 热热器器5.5.

25、催化重整的专用设备催化重整的专用设备 955.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 96 立立式式管管壳壳换换热热器器 板板式式换换热热器器 热热负负荷荷, , M MW W 5 50 0. .2 21 1 5 50 0. .2 21 1 5 51 1. .8 80 0 热热端端温温差差, , 4 49 9 4 49 9 3 39 9 壳壳程程数数 2 2 1 1 1 1 总总传传热热系系数数, ,W W/ /m m2 2. . 2 27 70 0 5 50 02 2 4 49 99 9 总总传传热热面面积积, , m m2 2 4 46 65 57 7 2 24 49 99 9 3 33

26、 39 96 6 总总压压降降, ,K KP Pa a 6 62 2. .6 6 8 80 0. .8 8 8 81 1. .6 6 管管长长或或设设备备长长度度，米米 1 19 9. .8 8 1 13 3. .4 4 1 14 4. .9 9 设设备备直直径径, , 米米 1 1. .5 52 2 1 1. .9 96 6 2 2. .0 05 5 设设备备重重量量, , 吨吨 2 25 54 4. .8 8 3 36 6. .6 6 4 49 9. .7 7 典型的立换与板换的比较典型的立换与板换的比较5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 975.3 5.3 多流路四合一加热多流

27、路四合一加热炉炉5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 98重整反应炉被加热物流为循环氢气和油气，体积流率很大，既要有利于加热又要压力降小，因此存在着一个多流路炉管的设计问题，并联流路有时高达几十路，同时为了缩小占地，减少投资，对于规模较大的重整装置，往往把四个加热炉联合在一起，成为一个四合一炉，炉管采用U型（集合管在上）或形（集合管在下）。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 99多流路炉管配置多流路炉管配置5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备U型四合一重整反应加热炉型四合一重整反应加热炉 1005.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备型四合一重整反应加热炉型四合一

28、重整反应加热炉 101多流路炉管配置多流路炉管配置5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备U型（集合管在上）形（集合管在下） 102多流路加热炉物流计算多流路加热炉物流计算5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 1035.45.4再生器再生器5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 104 再生器是连续重整的主要设备，设备从上而下包括烧焦，氧氯化及焙烧干燥等过程。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 105UOPUOP连续重整再生器连续重整再生器结构结构: : 再生器自上而下分为4个区：烧焦区、氧氯化区、干燥焙烧区和冷却区。烧焦区为径向床结构；氧氯化区、干燥焙烧区和冷却区

29、为同心筒结构。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备 106IFPIFP再生器结构再生器结构: : 再生器自上而下分为4个区：一段烧焦区、二段烧焦区、氧氯化区和焙烧区。一段和二段烧焦区为径向床结构；氧氯化区为轴向床结构、焙烧区为同心筒结构。5.5.催化重整的专用设备催化重整的专用设备A /B /CO U TO U TI NBT . L .A T 1 2 0 I NI NBAT W 6P 3P 2T WBBPPAAO U TBI NT WI NBO U TBT WH HT WI NBPI NL A L LL IL A L LT . L .I NM HI NAT WA /B /CM HM H

30、ABO U TO U TO U TAT WI NAI NM H 4AO U TH HAM HI NAM H 1076 6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 108 重整装置因所采用的原料种类和性质、要求的产品方案以及装置规模的不同其能耗差别很大。 一般规模越小、原料越差、要求的产品辛烷值越高、外送氢气的纯度的压力越高其能耗越大。 生产高辛烷值汽油与生产芳烃的重整装置能耗相差很大6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 109 一般半再生重整装置能耗为80-90万大卡/吨进料左右连续重整为100-110万大卡/吨进料左右。6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 1106.1 6.1 半再生重整装置能耗分析半

31、再生重整装置能耗分析6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 111以一套半再生重整装置为例：以一套半再生重整装置为例： 原料：大庆53%的直馏和47%的加氢石脑油 处理量：20万吨/年 产品：RON95的高辛烷值汽油 平均反应压力：1.4 MPa 氢油比：600：1（一段）和 1200：1（二段） 6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 112公用工程消耗 预处理部分 重整反应部分 产品分离部分 合计 循环水，吨/吨进料 电，Kwh/吨进料 燃料，公斤/吨进料 3.5MPa 蒸汽，吨/吨进料 1.0MPa 蒸汽，吨/吨进料 除氧水，吨/吨进料 3.3 28.2 34.0 - - - 4.65 1.13

32、 83.5 0.62 -0.868 0.28 7.5 5.22 12.5 - - - 15.45 34.55 130.0 0.62 -0.868 0.28 典型的半再生重整装置公用工程消耗典型的半再生重整装置公用工程消耗-表示装置产生外送量，余热锅炉产生3。5MPa蒸汽，循环氢压缩机采用背压式透平驱动6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 113典型的半再生重整装置各部分能耗典型的半再生重整装置各部分能耗6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 114 重整反应部分的能耗最高，约占全装置能耗的53.6%左右； 预处理部分的能耗约占全装置能耗的34.6%左右； 产物分离部分的能耗最小，占全装置能耗的11.

33、8%; 在单项公用工程消耗中，燃料能耗占比例最大： 其中重整反应部分燃料消耗量最大。主要是重整反应热。 预处理和产物分离燃料能耗分别占各自能耗的73%和79%。 重整烟气余热锅炉发生蒸汽为装置贡献能量，占全装置能耗的21.6% 6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 115 半再生重整装置的两个能耗半再生重整装置的两个能耗“大户大户” 加热炉的能耗占整个装置能耗的76%，而重整反应加热炉占的比例最大。压缩机的能耗占装置能耗的11%。 两项共计占全装置能耗的87%。因此节能措施应主要针对这两个耗能大项进行6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 1166.2 6.2 连续重整装置能耗分析连续重整装置能耗分

34、析 6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 117 典型的典型的UOPUOP连续重整装置能耗连续重整装置能耗6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 118 典型的典型的IFPIFP连续重整装置能耗连续重整装置能耗6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 119按按装装置置生生产产单单元元进进行行能能耗耗分分析析，连连续续重重整整各各单单元元所所占占装装置置能能耗耗比比例例 单单元元名名称称 占占全全装装置置的的能能耗耗的的比比例例 预预处处理理部部分分 1 19 9 2 22 2% % 重重整整反反应应部部分分 7 70 0% % 催催化化剂剂再再生生部部分分 2 2 5 5% % 重重整整油油分分馏馏部部

35、分分 5 5 8 8% % 6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 120 重整反应及产物分离部分的能耗比较高，约占全装置能耗的75%左右； 预处理部分的能耗约占全装置能耗的20%左右； 催化剂再生部分的能耗仅占全装置能耗的2-5%。 预处理部分主要用于重整反应原料的精制，因此它的能耗主要取决于原料油的杂质含量及C6烷烃以下的轻石脑油的比例。 催化剂再生部分的能耗占全装置能耗的比例较小，因此，不同催化剂再生工艺的能耗差别对全装置能耗的影响不大。 对于采用不同工艺技术的连续重整装置来讲，在装置生产规模、原料组成、产品要求相同的前提下，原料预处理、重整反应及产物分离等部分的能耗基本相同，只是催化剂再生

36、和循环方式不同使催化剂再生部分的能耗有所差别6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 121连续重整装置的两个能耗连续重整装置的两个能耗“大户大户”加热炉的能耗占整个装置能耗的67.3%，而重整反应加热炉占的比例最大。压缩机的能耗占装置能耗的21.6%。 两项共计占全装置能耗的两项共计占全装置能耗的88.9%88.9%。因此节。因此节能措施应主要针对这两个耗能大项进行能措施应主要针对这两个耗能大项进行6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 1226.3 6.3 两种重整工艺能耗对比分析两种重整工艺能耗对比分析6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 123 无论何种重整工艺类型，其反应条件对能无论何种重整工艺

37、类型，其反应条件对能耗的影响较大，相同原料条件下：耗的影响较大，相同原料条件下：苛刻度（产品的辛烷值）决定反应条件苛刻度（产品的辛烷值）决定反应条件苛刻度高苛刻度高=温度高、压力低、氢温度高、压力低、氢/ /烃比大烃比大=能能耗高耗高不同的反应苛刻度，其能耗差别较大不同的反应苛刻度，其能耗差别较大6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 124 半再生重整的反应苛刻度小于连续重整，需要的反应热比连续重整少。半再生重整的反应压力（约1.4MPa）高于连续重整(约0.24MPa )，循环氢压缩机及产氢增压机的功率小于连续重整。半再生重整比连续重整能耗低半再生重整比连续重整能耗低 6重整装置能耗分析重整装

38、置能耗分析 125 对重整能耗影响最大的是反应炉和循环氢压缩机半再生重整加热炉的能耗占整个装置能耗的76%，压缩机的能耗占装置能耗的11%。连续重整加热炉的能耗占整个装置能耗的67.3%，而重整反应加热炉占的比例最大。压缩机的能耗占装置能耗的21.6%。 两项共计占全装置能耗的88%。因此节能措施应主要针对这两个耗能大项进行，6重整装置能耗分析重整装置能耗分析 1267 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 127 根据以上能耗分析，催化重整装置的节能根据以上能耗分析，催化重整装置的节能途径主要应当是：途径主要应当是：提高加热炉热效率降低循环氢压缩机功率选定适当的氢气压送压力优化工艺流程选用

39、高效设备7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 128 应通过强化换热，提高反应进料和分馏塔进料温度，同时降低分馏塔的回流比，以降低加热炉的热负荷 结合反应条件的优化，降低预加氢循环氢和重整循环氢的氢油比并减少重整氢增压机压力平衡的返回量等措施达到节能降耗的目的 尽量利用装置的低温热。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 129提高加热炉热效率提高加热炉热效率-余热回收余热回收一套典型的催化重整装置设有加热炉一套典型的催化重整装置设有加热炉8台，（台，（1台台预加氢进料炉，预加氢进料炉，4台重整反应炉，台重整反应炉，3台重沸炉），台重沸炉），炉子多，热负荷大，是装置节能的重点。加热炉

40、炉子多，热负荷大，是装置节能的重点。加热炉有效热负荷是由工艺过程决定的，因此加热炉节有效热负荷是由工艺过程决定的，因此加热炉节能的主要目标是烟气余热回收，提高加热炉的热能的主要目标是烟气余热回收，提高加热炉的热效率。效率。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 130提高加热炉热效率提高加热炉热效率- -余热回收余热回收重整反应加热炉用于加热反应物料（重整反应加热炉用于加热反应物料（5005000 0C C）的）的负荷只占总负荷的负荷只占总负荷的5360%5360%，辐射室排烟温度，辐射室排烟温度 8008000 0C C。设余热锅炉，处理设余热锅炉，处理1 1吨重整进料其反应加热炉高吨重

41、整进料其反应加热炉高温烟气可发生温烟气可发生3.5MPa3.5MPa蒸汽蒸汽0.260.26吨。吨。自产的蒸汽基本满足循环氢透平用。自产的蒸汽基本满足循环氢透平用。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 131提高加热炉热效率提高加热炉热效率新型高效炉型新型高效炉型-四合一炉四合一炉采用高效火嘴采用高效火嘴多流路并联炉管多流路并联炉管-降低压降降低压降加热炉总热效率加热炉总热效率90%90%。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 132强化重整反应进料换热器的换热量强化重整反应进料换热器的换热量 反应物出口温度5000C，而反应进料要通过加热炉加热到大于5000C。增加重整进料与反应

42、产物换热器的换热量对降低能耗有重要影响。换热越多则进料加热炉的热负荷越小，同时产物空冷器的冷却负荷也越小，对节能是很有利的。 目前都采用一台单管程纯逆流合金钢立式换热器或者焊板式换热器。这两种换热器的传热系数高、压降小、占地面积小。 一台单管程纯逆流合金钢立式换热器的压降仅为0.02MPa左右，而传热系数是普通管壳式换热器的1.5倍。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 133 换热器热负荷，kw164281733017856换热面积，m21 10 06 60 01 16 64 40 02 20 02 26 6进料/产物换热器换热器重量，t355067热流出口温度，0C140125119

43、冷流出口温度，0C404422432总传热系数，kcal/hr.m2. 0C261.7239.6235.8管程/壳程压力降，kg/cm20.08/0.210.09/0.190.11/0.21第一重整炉热负荷，kw4 48 81 14 43 39 91 12 23 33 38 86 6燃料气消耗，kg/hr505411355燃料气年操作费用，万元363.6295.9255.6比前一种方案节省，万元67.740.3换热器投资，万元192.5275368.5比前一种方案增加投资，万元8 82 2. .5 59 93 3. .5 5投资回收年限，年1 1. .2 22 22 2. .3 32 2立式换

44、热器面积变化对冷热流出口温度和反应进料加热炉影响立式换热器面积变化对冷热流出口温度和反应进料加热炉影响7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 134由表中可见由表中可见反应进料/产物换热器热负荷非常大（与四个反应炉的负荷相差不多）不同换热面积对反应进料加热炉的影响很大，操作费用变化很大尽管反应进料/产物换热器面积增大很多，但投资回收期增加幅度不大增大反应进料/产物换热器面积，节能效果非常好7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 135 板式换热器与单管程纯逆流合金钢立式换热器相比，传热系数增加1倍。能够进一步减少换热器的热端温差，增加换热量，对回收热量有利。7 7降低重整能耗的措施降低

45、重整能耗的措施 136 板式换热器能够减少换热器的热端温差，增加换热量，对回收热量有利 立式换热器与板式换热器比较立式换热器与板式换热器比较7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 137 60万吨/年连续重整采用立式与焊板式换热器的比较 换热器形式立式换热器工况（基本工况）焊板式换热器工况焊板式换热器实际标定工况换热面积，m240002800热流流出口温度，0C11010095.3100.2回收热量，MW25.926.827.226.8板换比立换多回收热量，MW-0.91.30.9节省燃料-吨/年-688994688万元/年-68.899.468.87 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措

46、施 138 与立式换热器相比，板式换热器多回收的1MW的热量，约占第一重整加热炉和重整产物空冷器负荷的20%和15%。这两部分的设备投资和空冷器的操作费用也会因热负荷的减少而有所下降。表中没有考虑。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 139适当选定循环气量降低循环压缩机功率适当选定循环气量降低循环压缩机功率 循环气量是决定循环压缩机功率的重要因素，循环气量是决定循环压缩机功率的重要因素，它是由反应的氢烃比决定的。氢烃比的大小直它是由反应的氢烃比决定的。氢烃比的大小直接影响催化剂上的积碳量，应当根据反应的苛接影响催化剂上的积碳量，应当根据反应的苛刻度正确地加以选定。刻度正确地加以选定。7

47、 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 140重整应选择合适的苛刻度和操作条件重整应选择合适的苛刻度和操作条件7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 141降低临氢系统压力降降低临氢系统压力降 临氢系统的压力降，决定循环氢压缩机的压缩比，循环氢压缩机的功率随压缩比的增加而增加，因此压缩比应当尽量减小。随着重整反应压力的降低，要求临氢系统的压力降进一步减小。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 142半半再再生生重重整整连连续续重重整整反反应应器器19080加加热热炉炉18085换换热热器器9080冷冷却却器器7020管管线线5050合合计计580315典型的重整装置临氢系统压力降（

48、典型的重整装置临氢系统压力降（KPaKPa）7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 143为了降低临氢系统的压力降，应采取的措施是： 采用径向反应器代替轴向反应器； 采用大型单管程立式换热器或焊接板式换热器代替多个串联的U型管换热器； 加热炉增加并联流路； 空冷器改用单管程，水冷器增加并联流路； 布置紧凑，以尽量减少管线长度，同时适当增大管径； 改进流程，如采用两段混氢，取消后加氢等。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 144加热炉增加并联流路，降低压降： 大型重整反应加热炉管的排列方式有两种：正U型管式和倒U型管式。正U型管式的进出两个集合管在炉顶部，多根炉管呈正U形与两个集合管

49、相连接；而倒U型管式的进出两个集合管在炉底部部，多根炉管呈倒U形与两个集合管相连接。这两种形式的炉型炉管排列的数目都很多，主要目的是降低流速，减少压降。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 145低温热的利用低温热的利用 重整有很多低温热，如： 与进料换热后的反应产物，温度大于100OC，直接通过空冷冷却到40OC左右进高分； 与进料换热后的稳定汽油，温度大于100OC，直接通过空冷和水冷冷却到40OC左右后出装置。 冷却这些物料所需的冷却热负荷很大，因此这些低温热量应该回收 可用这些低温热加热重整余热锅炉所用脱盐水等7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 146 采用新型塔板，提高

50、分离效率，优化操作采用新型塔板，提高分离效率，优化操作条件条件 结合工艺要求，采用高效塔板，或适当增加塔板数，同时优化回流比，减小塔底加热炉和塔顶空冷器及水冷器的负荷，降低装置的能耗。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 147 7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 148 重整工艺为高温催化反应工艺，能耗较高； 反应苛刻度大其能耗高，连续重整的能耗高于半再生重整； 能耗的高低除与反应苛刻度有关外，还与原料种类、产品的分离要求以及外送氢的最终压力有关， 因此，重整装置的能耗不能一概而论； 重整装置的两个能耗大户是加热炉和循环氢压缩机，节能重点应在这两部分； 应采用一些高效节能的新型

51、设备，如焊板式进料/反应产物换热器等。7 7降低重整能耗的措施降低重整能耗的措施 149 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 150 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 151 氢气是重整装置中一个非常宝贵的副产品，它为工厂加氢装置提供了一个廉价的氢气来源。 为了提高氢气纯度和回收轻烃，重整氢气常面临一个提纯问题。随着重整反应压力的降低，这问题更加突出。 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 152氨冷却再接触氨冷却再接触, ,然后再经预加氢提纯氢气的流程然后再经预加氢提纯氢气的流程 8. 8.流程改

52、进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 153氢气提纯效果氢气提纯效果 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 154再接触操作压力与温度对提纯效果的影响再接触操作压力与温度对提纯效果的影响 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 1558.2 8.2 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 156稳定塔顶气体中回收液化气的几种做法：稳定塔顶气体中回收液化气的几种做法：A. A. 稳定塔前设液化气回收罐的流程稳定塔前设液化气回收罐的流程 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些

53、措施 157B.B.稳定塔顶气体与增压机一段出口气体与油混合吸收的流程稳定塔顶气体与增压机一段出口气体与油混合吸收的流程 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 158回流罐顶气体不同吸收方法的计算结果回流罐顶气体不同吸收方法的计算结果 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 1598.3 8.3 氢气脱氯问题氢气脱氯问题 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 160 催化重整的产氢中有时含氯催化重整的产氢中有时含氯2 26ppm(6ppm(分分子子) )，这样高含量的氯化物能引起下游装，这样高含量的氯化物能

54、引起下游装置盐析和腐蚀，因此一般都要在产物离置盐析和腐蚀，因此一般都要在产物离开重整装置以前先脱氯。开重整装置以前先脱氯。 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 161脱氯罐典型流程脱氯罐典型流程A出 料进 料B 8. 8.流程改进及提高效益的某些措施流程改进及提高效益的某些措施 1629.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 1639.19.1重整循环氢低流量的联锁重整循环氢低流量的联锁 9.9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 164重整循环氢主要作用：重整循环氢主要作用： 热载体的作用，使反应加热炉提供的热量均匀地分布于反应器床层并带离反应器，可以保证催

55、化剂床层温度均匀分布并且保证没有局部超温现象以保护催化剂 循环氢可以使反应物料在催化剂表面上均匀分布，使催化剂充分发挥效率 循环氢的存在可以抑制反应物料的热裂解以阻止焦碳的生成 9.9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 165重整循环氢断流或流量过低对装置造成的危害：重整循环氢断流或流量过低对装置造成的危害： 催化剂床层超温并且在催化剂上和反应系统中积碳，使催化剂失活。 催化剂床层易短路 炉管偏流，局部超温，严重时烧穿炉管，造成恶性事故发生 反应进料可能倒入循环氢管线直至压缩机，造成管线震动或损害压缩机。 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 166 多流路加热炉管排布，流量降低

56、容易偏流、超温、积碳 积碳形成后，炉管中的介质流量进一步降低，带走的热量就会减少，炉管的温度进一步上升，积碳进一步加剧，形成恶性循环，直至在局部积碳把炉管堵死，造成该炉管断流 断流将很快使炉管局部超温变红，严重时烧穿炉管造成恶性事故发生 在炉管中的积碳很难用吹扫等常规方法去除，尤其是对正U型排列的炉管，灰状的积碳会堆积在U型弯的底部无法排除，发生这种情况就要全装置停工把炉管切开进行处理 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 167 循环氢断流或者流量降低导致压力降低，反应进料可能倒入循环氢管线直至压缩机，造成管线震动或损害压缩机 重整循环氢压缩机来的混氢流量降低到一定程度时，应采取的

57、保护措施： 自动切断重整反应加热炉的燃料以使其降温 并且应当切断反应进料 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 168控制方案：控制方案： DCSDCS输出一个联锁信输出一个联锁信号同时关闭重整油号同时关闭重整油进料泵、进料控制进料泵、进料控制阀和重整反应加热阀和重整反应加热炉燃料控制阀：炉燃料控制阀： 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 169 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑9.2离心式重整循环氢压缩机防喘震系统的考虑离心式重整循环氢压缩机防喘震系统的考虑 170 不必要不必要 循环氢流程的本身为循环回路，并且在回路上没有如流量调节阀等的节流设施，因此不

58、存在喘震条件，所以无须设置防喘震系统 有害处有害处 一旦由于误操作等原因使防喘震阀打开，则会造成循环氢短路，循环氢不能进入反应系统，就会造成如前面所述的系统及催化剂结焦和损害等安全事故的发生 有经验有经验 国外设计基本都不设置防喘震系统。国内大多也不设。在实际操作中没有发生过问题 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 171 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑9.3 9.3 重沸炉的多流路控制与低流量保护重沸炉的多流路控制与低流量保护 172 没有防偏流自动控制和联锁保护设施的多流路重沸炉，易发生： 进料流量降低时，会发生偏流偏流时某根或几根炉管的质量流量过低 流量过低时

59、发生炉管结焦，甚至烧穿炉管 为防止多流路重沸炉发生偏流，应设置进料分支流路的均流量控制及总流量低流量自动保护联锁系统 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑 173 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑重沸炉的多流路控制与低流量保护方案重沸炉的多流路控制与低流量保护方案 174 9. 9.安全设施设置的考虑安全设施设置的考虑9.3 9.3 安全环保系统的考虑：安全环保系统的考虑：放空系统取样系统装卸系统劳保设施 17510.装置的扩能改造装置的扩能改造 17610.110.1 重整装置的特点重整装置的特点 10. 10.装置的扩能改造装置的扩能改造 17710.1 10.1

60、原则考虑原则考虑根据实际情况决定改造目标：根据实际情况决定改造目标： 尽量利用现有设备，减少改动的工程量，这是节约投资的关尽量利用现有设备，减少改动的工程量，这是节约投资的关键，也是改造工程项目存在的必要条件；键，也是改造工程项目存在的必要条件； 改造后的装置应当具有一定的技术水平以迎接新世纪的挑战，改造后的装置应当具有一定的技术水平以迎接新世纪的挑战，这是有关工厂对改造工作提出来的要求；这是有关工厂对改造工作提出来的要求； 减少施工对现有装置生产的影响也是做出好装置改造工作的减少施工对现有装置生产的影响也是做出好装置改造工作的一项重要要求，为此需要合理安排施工工作，交叉作业，缩一项重要要求，